CN114386253A - 基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法及装置，仿真系统包括实时控制器和高速仿真器，其中，方法包括：由电力电子设备与系统的开关事件确定基于事件驱动的变步长仿真周期时序；将变步长仿真周期时序混合到定步长控制周期时序中；基于定步长控制周期时序，在每个控制周期中，根据实时控制器的控制信号控制高速仿真器对电力电子设备与系统进行变步长仿真，并在结束当前控制周期后，得到对应的采样信号。能够精确地实时仿真电力电子设备与系统，且在较大规模仿真算例下能够保持准确性和实时性。

Description

基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法及装置

技术领域

本申请涉及电力电子设备与系统的实时仿真技术领域，特别涉及一种基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法及装置。

背景技术

电力电子设备与系统是电力能源生产、变换、输送和应用的核心装备，电力电子变换技术是应对新能源高比例接入、高效节能指标需求和高可靠性安全要求的关键技术。目前，实时仿真技术已成为工业界公认的开发与设计电力电子设备与系统的有效工具，可以大幅缩减设计周期和调试成本。然而，随着电力电子设备与系统的开关频率越来越高，系统规模越来越大，且具有高度非线性特征，对实时仿真的准确度和实时性均提出了更高的要求。因此，如何实现兼顾电力电子设备与系统的实时仿真准确度和实时性是需要进一步突破的技术瓶颈。

相关技术中，为提高电力电子设备与系统的实时仿真的准确度和实时性，主要从元件建模和仿真方法两个方面展开研究。在开关元件建模方面，主要包括电阻二值法和小电容/小电感建模法，其中电阻二值法能够精确模拟开关特征，但是开关动作切换时电力电子电路的状态矩阵将改变，增加仿真周期内的计算资源，导致仿真速度难以加快，从而难以达到实时性要求。小电容/小电感建模法虽然具有定导纳矩阵的特性，能够减小仿真周期内计算资源，然而由于存储元件的特性，当电力电子设备与系统的开关频率增加时，将导致出现不可忽略的虚拟损耗问题，从而导致实时仿真的准确度下降。因此，从电力电子元件建模方面研究难以兼顾实时仿真的准确度和实时性要求。

另一方面，电力电子设备与系统的实时仿真方法主要包括定步长实时仿真和变步长实时仿真，其中定步长仿真需要不断数值积分迭代推进仿真进程，当仿真规模较大时其仿真速度非常慢，将无法满足实时仿真的实时性要求。此外，变步长实时仿真是采用自适应调节仿真步长的方法加快仿真速度，但是仿真精度受最大仿真步长限制，而且已公开的变步长实时仿真在变步长的过程中没有考虑电力电子设备与系统非线性事件，在开关频率较高的工况下同时提高仿真准确性和实时性仍然是难以解决的问题。

因此，为了同时提高电力电子设备与系统的实时仿真的准确度和实时性，以应对开关频率和仿真规模不断提高和增大的需求，需要对电力电子设备与系统的实时仿真方法开展进一步的研究与开发。

发明内容

本申请提供一种基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法及装置，能够精确地实时仿真电力电子设备与系统，且在较大规模仿真算例下能够保持准确性和实时性。

本申请第一方面实施例提供一种基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法，仿真系统包括实时控制器和高速仿真器，其中，方法包括以下步骤：由电力电子设备与系统的开关事件确定基于事件驱动的变步长仿真周期时序；将所述变步长仿真周期时序混合到定步长控制周期时序中；基于所述定步长控制周期时序，在每个控制周期中，根据所述实时控制器的控制信号控制所述高速仿真器对所述电力电子设备与系统进行变步长仿真，并在结束当前控制周期后，得到对应的采样信号。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述在每个控制周期中，根据所述实时控制器的控制信号控制所述高速仿真器对电力电子设备与系统进行变步长仿真，包括：对所述电力电子设备与系统进行求导与增量计算，并判断是否满足精度条件；在达到所述精度条件时，执行阶次选择动作，否则判断当前阶次是否达到最大阶次限定，并在达到所述最大阶次限定时，执行所述阶次选择动作的同时，以预设调整策略调整所述步长。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述在每个控制周期中，根据所述实时控制器的控制信号控制所述高速仿真器对电力电子设备与系统进行变步长仿真，还包括：检测所述当前控制周期是否结束，以在所述当前控制周期结束时，输出对应的采样信号。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述在每个控制周期中，根据所述实时控制器的控制信号控制所述高速仿真器对电力电子设备与系统进行变步长仿真，还包括：在调整所述步长之后，且检测所述当前控制周期是否结束之前，对计算结果进行数值积分。

可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：在所述控制信号输入后，初始化步长和阶次。

本申请第二方面实施例提供一种基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现装置，仿真系统包括实时控制器和高速仿真器，其中，装置包括：第一确定模块，用于由电力电子设备与系统的开关事件确定基于事件驱动的变步长仿真周期时序；第二确定模块，用于将所述变步长仿真周期时序混合到定步长控制周期时序中；仿真模块，用于基于所述定步长控制周期时序，在每个控制周期中，根据所述实时控制器的控制信号控制所述高速仿真器对所述电力电子设备与系统进行变步长仿真，并在结束当前控制周期后，得到对应的采样信号。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述仿真模块包括：计算单元，用于对所述电力电子设备与系统进行求导与增量计算，并判断是否满足精度条件；调整单元，用于在达到所述精度条件时，执行阶次选择动作，否则判断当前阶次是否达到最大阶次限定，并在达到所述最大阶次限定时，执行所述阶次选择动作的同时，以预设调整策略调整所述步长。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述仿真模块包括：检测单元，用于检测所述当前控制周期是否结束，以在所述当前控制周期结束时，输出对应的采样信号。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述仿真模块包括：积分单元，用于在调整所述步长之后，且检测所述当前控制周期是否结束之前，对计算结果进行数值积分。

可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：初始化模块，用于在所述控制信号输入后，初始化步长和阶次。

本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法。

本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-5任一项所述的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法。

本申请实施例的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法及装置，实现了较大规模仿真算例下保持准确性和实时性，能够在此前提下扩大现有实时仿真系统对电力电子设备与系统的仿真规模，进而提高科研人员进行电力电子设备与系统设计、开发、调试的工作效率。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请实施例提供的一种基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法的流程图；

图2为根据本申请实施例提供的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法逻辑示意图；

图3为根据本申请实施例提供的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统框架示意图；

图4为根据本申请实施例提供的用于实时仿真验证的电力电子变压器电路拓扑结构示意图；

图5为根据本申请实施例提供的电力电子变压器中低电压穿越的电网电压幅值动态变化示意图；

图6为根据本申请实施例提供的电力电子变压器中单相逆变器输出电压的样机实验结果和本申请的实时仿真结果示意图；

图7为根据本申请实施例提供的电力电子变压器中双有源桥变换器输出电压的样机实验结果和本申请的实时仿真结果示意图；

图8为根据本申请实施例提供的电力电子变压器中T型三电平三相整流器输出电压的样机实验结果和本申请的实时仿真结果示意图；

图9为根据本申请实施例提供的电力电子变压器中单相逆变器输出电压的样机实验结果、

离线仿真结果、

离线仿真结果以及本申请实施例的实时仿真结果示意图；

图10为根据本申请实施例的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现装置的示例图；

图11为根据本申请实施例的电子设备结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法及装置。针对上述背景技术中心提到的电力电子元件建模方面研究难以兼顾实时仿真的准确度和实时性要求的问题，本申请提供了一种混合步长实时仿真系统的实现方法，在该方法中，由电力电子设备与系统的开关事件确定基于事件驱动的变步长仿真周期时序；将变步长仿真周期时序混合到定步长控制周期时序中；基于定步长控制周期时序，在每个控制周期中，根据实时控制器的控制信号控制高速仿真器对电力电子设备与系统进行变步长仿真，并在结束当前控制周期后，得到对应的采样信号，能够精确地实时仿真电力电子设备与系统，且在较大规模仿真算例下保持准确性和实时性。由此，解决了电力电子元件建模方面研究难以兼顾实时仿真的准确度和实时性要求的问题。

具体而言，图1为根据本申请实施例提供的一种基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法的流程图。

如图1所示，仿真系统包括实时控制器和高速仿真器，该混合步长实时仿真系统的实现方法包括以下步骤：

在步骤S101中，由电力电子设备与系统的开关事件确定基于事件驱动的变步长仿真周期时序。

在步骤S102中，将变步长仿真周期时序混合到定步长控制周期时序中。

在本申请的实施例中，如图2所示，混合步长实时仿真系统包括实时控制器和高速仿真器，实时控制器采用定步长的控制方式，高速仿真器采用基于事件驱动的变步长仿真方式，实时控制器向高速仿真器传递控制信号，高速仿真器向实时控制器传递采样信号。

进一步地，混合步长实时仿真中包括定步长控制周期时序示意和变步长仿真周期时序示意，定步长控制周期为固定步长，在定步长控制周期内包括多个变步长仿真周期，其步长由开关事件决定。

具体地，混合步长实时仿真中，定步长控制周期为固定值，由实时控制器产生和控制，定步长控制周期内包括多个变步长仿真周期，由高速仿真器产生和控制，其步长大小取决于开关事件，变步长仿真的进程由事件驱动。

在本申请的实施例中，混合步长实时仿真系统中的实时控制器为实际实物控制器，可以为数字信号处理器(DSP)、微控制器、

处理器，高速仿真器可以为单核中央处理器(SCPU)、多核中央处理器(MCPU)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、图形处理器(GPU)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)，控制信号可以为调制波信号、脉宽调制信号、控制参考信号、同步时序信号，采样信号可以为电压信号、电流信号、时延信号。

在步骤S103中，基于定步长控制周期时序，在每个控制周期中，根据实时控制器的控制信号控制高速仿真器对电力电子设备与系统进行变步长仿真，并在结束当前控制周期后，得到对应的采样信号。

可选地，在本申请的一个实施例中，在每个控制周期中，根据实时控制器的控制信号控制高速仿真器对电力电子设备与系统进行变步长仿真，包括：对电力电子设备与系统进行求导与增量计算，并判断是否满足精度条件；在达到精度条件时，执行阶次选择动作，否则判断当前阶次是否达到最大阶次限定，并在达到最大阶次限定时，执行阶次选择动作的同时，以预设调整策略调整步长。

可选地，在本申请的一个实施例中，在每个控制周期中，根据实时控制器的控制信号控制高速仿真器对电力电子设备与系统进行变步长仿真，还包括：检测当前控制周期是否结束，以在当前控制周期结束时，输出对应的采样信号。

可选地，在本申请的一个实施例中，在每个控制周期中，根据实时控制器的控制信号控制高速仿真器对电力电子设备与系统进行变步长仿真，还包括：在调整步长之后，且检测当前控制周期是否结束之前，对计算结果进行数值积分。

可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：在控制信号输入后，初始化步长和阶次。

可以理解的是，仿真流程的顺序为控制信号输入、步长初始化、阶次初始化、求导与增量计算、精度判断、阶次选择与步长调整、数值积分、控制周期是否结束判断，若为是，则采样信号输出，若为否，则进入下一个计算周期。

混合步长实时仿真流程的程序在高速仿真器中执行，从定步长控制周期开始输入控制信号，到定步长控制周期结束输出采样信号，其中求导与增量计算、精度判断、阶次选择与步长调整，具体为求导计算、增量计算、精度要求判断，若达到精度要求，则阶次选择，若未达到精度要求，则进一步判断是否达到最大阶次限定，若为是，则阶次选择、步长调整，若为否，则阶次加一继续求导与增量计算。

在一个具体实施例中，如图2所示，在对电力系统进行混合步长实时仿真过程中，通过实时控制器生成的控制信号后，进行步长和阶次初始化，之后根据控制信号进行求导与增量计算，并进行精度判断，在满足精度判断要求时，进行阶次选择和步长调整，再进行数值积分，在控制周期未结束之前，重复执行上述步骤，直至控制周期结束输出采样信号。在仿真过程中，若未满足精度要求，判断是否达到最大阶次，在未达到时，将阶次加一，继续进行求导和增量计算，再次判断精度。若达到最大阶次，则进行阶次选择和步长调整后，进行数值积分，在控制周期内重复执行上述步骤。直至控制周期结束输出采样信号。

下面具体介绍本申请实施例的混合步长实时仿真过程。

具体来说，在第k步计算时长内，电力电子系统被建模成一个线性时不变系统，该系统可通过公式(1)的状态方程和公式(2)的输出方程建模：

y(t)＝C_kx(t)+D_ku(t),t_k<t≤t_k+1 (2)

其中，x表示本系统内的独立状态变量，y表示本系统的输出变量，u表示本系统的输入变量，A_k,B_k,C_k,D_k是由系统的拓扑连接关系和包括的元器件具体参数的系数矩阵。

具体包括以下步骤：

步骤(1)：电力电子系统的仿真初始化，包括：元器件参数输入和系统状态变量初始化，得到x(0)和u(0)；根据仿真波形显示和实际控制器的要求，得到y(0)；根据采样得到的开关状态信号和系统元器件参数，得到计算需要的矩阵A₀,B₀,C₀和D₀。该步骤(1)结束后进入步骤(2)-(5)的仿真架构主循环。

步骤(1)具体包括以下步骤：

步骤(1-1)：系统参数输入包括待仿真电路的主电路元件参数与控制器参数，以及各元器件之间的拓扑连接关系；

步骤(1-2)：根据各元器件之间的拓扑连接关系、参数和开关状态组合列写电路的状态方程与输出方程，如公式(1)和(2)所示；

步骤(1-3)：系统状态初始化对状态变量状态进行初始化，步骤(1-3)结束后进入步骤(2)-(5)的仿真架构主循环。

步骤(2)：系统开关事件处理和状态更新：在第k步计算开始前，首先根据采样的控制信号明确系统状，然后判断是否发生开关事件，若发生控制事件，则根据事件发生的时间和状态来更新矩阵A_k,B_k,C_k,D_k。

步骤(2)具体包括以下步骤：

步骤(2-1)：根据对真实控制器的调制信号进行采样，得到第i次同步事件和第i+1次同步事件之间事件内全部的调制信号；

步骤(2-2)：通过调制信号处理，检测系统得到第i次同步事件和第i+1次同步事件之间事件内发生开关事件的时间和状态，若发生控制事件，则根据存储的信息更新主动器件的开关状态向量，并计算下一次控制事件的内容与其发生的时间间隔；

步骤(2-3)：判断器件开关状态向量和系统参数向量是否发生变化，若均未变化，则保持系数矩阵不变；若有一变化，则更新矩阵A_k,B_k,C_k,D_k；

步骤(3)：系统状态更新和仿真波形计算：首先根据公式(1)更新系统状态，然后根据步骤(2)得到的系数矩阵和更新后的系统状态，根据公式(2)计算输出波形。

具体为，根据更新的C_k,D_k结合公式(2)计算输出方程，完成本步长的波形输出。

步骤(4)：计算步长估计和系统状态变量的变步长变阶数积分：首先根据采样信息得到一个控制周期内的开关事件并按照时间先后排序，随后计算状态变量的各阶导数和增量，并检查是否满足计算精度要求，然后调整积分阶数和步长调整，最后进行数值积分。

步骤(4)具体包括以下步骤：

步骤(4-1)：步长估计：利用步骤(2-2)给出全部的开关事件的发生时间估计步长，同时步长估计不应超过提前设置的最大步长；

步骤(4-2)：导数计算，在第k步数值积分过程中，可将被仿真系统视为一个线性时不变系统，其系统方程的系数矩阵A_k,B_k,C_k,D_k为与仿真时间t和状态向量x均无关的常矩阵，状态向量的各阶导数按照公式(3)所示的递归格式依次求得：

x⁽ⁱ⁾(t)＝A_kx^(i-1)(t)+B_ku^(i-1)(t),i≥1 (3)

其中，x⁽ⁱ⁾(t)和u⁽ⁱ⁾(t)分别为状态向量与输入向量的i阶导数；一般情况下，在电力电子系统中，由于输入向量一般由显式的独立电源组成(例如：含谐波的交流电源与直流电源)，因此输入向量u⁽ⁱ⁾(t)(i≥0)的各阶导数容易显式获取；

步骤(4-3)：增量计算，利用状态向量的各阶导数，基于Taylor展开的数值积分方法，t＝t_k+1时刻的系统状态数值解如公式(4)所示：

定义数值积分过程中，状态向量的i阶增量表达式的误差为公式(5)：

步骤(4-4)：所示精度检测，判断公式(6)是否成立：

Δ_i+1x_k≤ε_abstol (6)

其中，ε_abstol为所设定的绝对误差上限，若公式(6)成立，则为情况一，跳至步骤(4-5)；若公式(6)不成立则将所分析的阶数提高一阶，跳回至步骤(4-2)；一般情况下，为防止所分析的阶数升至过高，会要求用户在仿真开始前设定所分析阶数的上限值。若所分析的阶数已达到，则为情况二，跳至步骤(4-5)；

步骤(4-5)：阶数选取与步长调整，阶数选择方法如公式(7)所示，步长调整方法如式(8)所示：

步骤(4-6)：数值积分，数值积分方法如式(9)所示：

步骤(5)：仿真同步事件检测和仿真进程推进：判断仿真是否达到下一次同步事件发生的时间。若没有达到，则继续重复步骤(2)-(4)的仿真循环架构；若达到同步事件时间，则将此时刻的仿真值发送给实际控制器，使得实际控制器进入下一计算序列，并等待下一次同步事件的发生。

步骤(5)具体包括以下步骤：

步骤(5-1)：检测下一次同步事件，如果仿真没有达到下一次同步事件发生的时间，则根据步骤(2-2)估计的下一次仿真步长，计算第k+1步仿真计算，重复步骤(2)-(4)。如果仿真达到下一次同步事件发生的时间，则跳转步骤(5-2)；

步骤(5-2)：将实际控制器下一次同步事件时刻的需要的仿真结果发送给实际控制器，并等待直到接受到控制器的在下一同步事件的发送的调制信号，重复步骤(2)-(4)。

下面结合附图和一个具体实施例对本申请实施例的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法进行验证。

图3展示了混合步长实时仿真系统框架示意图，其中采用

公司的ZYNQAC7Z035作为实时控制器用于定步长控制，采用PC i7-10700作为高速仿真器用于基于事件驱动的变步长仿真，利用PCIe总线作为实时控制器和高速仿真器之间的通信链路，符合图2中混合步长实时仿真系统的基本框架，因此可以用于验证本申请实施例的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法。

图3中的实时控制器ZYNQ AC7Z035是片上系统，包括作为控制核心的

双核处理器和作为通信硬件链路的FPGA，此外高速仿真器将PC i7-10700的实时内核用于仿真计算。其中

双核处理器输出定时器定步长时序信号和控制信号，接受采样信号并进行采样处理，高速仿真器的实时内核在控制定步长控制周期内进行基于事件驱动的变步长仿真流程循环，定步长控制周期结束向实时控制器发送采样信号及时序反馈，接受实时控制器的控制信号及周期时序。

图4展示了用于实时仿真验证的电力电子变压器电路拓扑结构，包括T型三电平三相整流器，双有源桥变换器和单相逆变器，此电路拓扑结构示意的变换器主电路在高速仿真器实时内核中运行，其闭环控制程序在实时控制器的

双核处理器中运行。

图5为图4所示电力电子变压器的输入电压低电压穿越动态工况下三相电网电压幅值从跌落到恢复的示意图，其中E_sn为图4中e_a、e_b和e_c的幅值，在0.18秒跌落至0.7倍E_sn处，经过0.62秒后线性上升，到4.2秒恢复到原有的电压。

图6、图7和图8为根据本申请一个实施例中用于实时仿真验证的电力电子变压器电路的样机实验结果和基于事件驱动的混合步长实时仿真结果，具体地，图6为电力电子变压器中单相逆变器输出电压的实验结果和本申请的实时仿真结果，其中图6的(b)为放大波形；图7为电力电子变压器中双有源桥变换器输出电压的实验结果和本申请的实时仿真结果，其中图的7(b)为动态过程的放大波形；图8为电力电子变压器中T型三电平三相整流器输出电压的实验结果和本申请的实时仿真结果，其中图8(b)为动态过程的放大波形。根据图6、图7和图8中本申请的实时仿真结果与实验结果在输入三相电网电压低电压穿越动态过程的对比结果，可以验证本申请实施例中电力电子变压器实时仿真结果的正确性，进一步能够验证本申请实施例所提的一种基于事件驱动的混合步长实时仿真系统与实现方法的可行性。

图9展示了用于实时仿真验证的电力电子变压器中单相逆变器输出电压的实验结果、

离线仿真结果、

离线仿真结果和本申请的实时仿真结果，对比这三种仿真结果以及实验结果可以证明，利用本申请所提的一种基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法得到的电力电子变压器实时仿真结果，比离线仿真更接近实验结果，从而验证了本申请实施例中所提出的方法的准确性和正确性。

综上，通过该具体实施例的验证，证明了本申请能够精确地实时仿真电力电子设备与系统，且在如电力电子变压器这样包含24个开关管的较大规模仿真算例中保持准确性和实时性。

根据本申请实施例提出的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法，实现了较大规模仿真算例下保持准确性和实时性，能够在此前提下扩大现有实时仿真系统对电力电子设备与系统的仿真规模，进而提高科研人员进行电力电子设备与系统设计、开发、调试的工作效率。

其次参照附图描述根据本申请实施例提出的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现装置。

图10是本申请实施例的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现装置的方框示意图。

如图10所示，在基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现装置10中，仿真系统包括实时控制器和高速仿真器，基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现装置10包括：第一确定模块100、第二确定模块200和仿真模块300。

其中，第一确定模块100，用于由电力电子设备与系统的开关事件确定基于事件驱动的变步长仿真周期时序。第二确定模块200，用于将变步长仿真周期时序混合到定步长控制周期时序中。仿真模块300，用于基于定步长控制周期时序，在每个控制周期中，根据实时控制器的控制信号控制高速仿真器对电力电子设备与系统进行变步长仿真，并在结束当前控制周期后，得到对应的采样信号。

可选地，在本申请的一个实施例中，仿真模块300包括：计算单元，用于对电力电子设备与系统进行求导与增量计算，并判断是否满足精度条件；调整单元，用于在达到精度条件时，执行阶次选择动作，否则判断当前阶次是否达到最大阶次限定，并在达到最大阶次限定时，执行阶次选择动作的同时，以预设调整策略调整步长。

可选地，在本申请的一个实施例中，仿真模块300包括：检测单元，用于检测当前控制周期是否结束，以在当前控制周期结束时，输出对应的采样信号。

可选地，在本申请的一个实施例中，仿真模块300包括：积分单元，用于在调整步长之后，且检测当前控制周期是否结束之前，对计算结果进行数值积分。

可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：初始化模块，用于在控制信号输入后，初始化步长和阶次。

需要说明的是，前述对基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法实施例的解释说明也适用于该实施例的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现装置，此处不再赘述。

根据本申请实施例提出的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现装置，实现了较大规模仿真算例下保持准确性和实时性，能够在此前提下扩大现有实时仿真系统对电力电子设备与系统的仿真规模，进而提高科研人员进行电力电子设备与系统设计、开发、调试的工作效率。

图11为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：

存储器1101、处理器1102及存储在存储器1101上并可在处理器1102上运行的计算机程序。

处理器1102执行程序时实现上述实施例中提供的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法。

进一步地，电子设备还包括：

通信接口1103，用于存储器1101和处理器1102之间的通信。

存储器1101，用于存放可在处理器1102上运行的计算机程序。

存储器1101可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

如果存储器1101、处理器1102和通信接口1103独立实现，则通信接口1103、存储器1101和处理器1102可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图11中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

可选的，在具体实现上，如果存储器1101、处理器1102及通信接口1103，集成在一块芯片上实现，则存储器1101、处理器1102及通信接口1103可以通过内部接口完成相互间的通信。

处理器1102可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法，其特征在于，仿真系统包括实时控制器和高速仿真器，其中，方法包括以下步骤：

由电力电子设备与系统的开关事件确定基于事件驱动的变步长仿真周期时序；

将所述变步长仿真周期时序混合到定步长控制周期时序中；以及

基于所述定步长控制周期时序，在每个控制周期中，根据所述实时控制器的控制信号控制所述高速仿真器对所述电力电子设备与系统进行变步长仿真，并在结束当前控制周期后，得到对应的采样信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在每个控制周期中，根据所述实时控制器的控制信号控制所述高速仿真器对电力电子设备与系统进行变步长仿真，包括：

对所述电力电子设备与系统进行求导与增量计算，并判断是否满足精度条件；

在达到所述精度条件时，执行阶次选择动作，否则判断当前阶次是否达到最大阶次限定，并在达到所述最大阶次限定时，执行所述阶次选择动作的同时，以预设调整策略调整所述步长。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在每个控制周期中，根据所述实时控制器的控制信号控制所述高速仿真器对电力电子设备与系统进行变步长仿真，还包括：

检测所述当前控制周期是否结束，以在所述当前控制周期结束时，输出对应的采样信号。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在每个控制周期中，根据所述实时控制器的控制信号控制所述高速仿真器对电力电子设备与系统进行变步长仿真，还包括：

在调整所述步长之后，且检测所述当前控制周期是否结束之前，对计算结果进行数值积分。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述控制信号输入后，初始化步长和阶次。

6.一种基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现装置，其特征在于，仿真系统包括实时控制器和高速仿真器，其中，装置包括：

第一确定模块，用于由电力电子设备与系统的开关事件确定基于事件驱动的变步长仿真周期时序；

第二确定模块，用于将所述变步长仿真周期时序混合到定步长控制周期时序中；以及

仿真模块，用于基于所述定步长控制周期时序，在每个控制周期中，根据所述实时控制器的控制信号控制所述高速仿真器对所述电力电子设备与系统进行变步长仿真，并在结束当前控制周期后，得到对应的采样信号。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述仿真模块包括：

计算单元，用于对所述电力电子设备与系统进行求导与增量计算，并判断是否满足精度条件；

调整单元，用于在达到所述精度条件时，执行阶次选择动作，否则判断当前阶次是否达到最大阶次限定，并在达到所述最大阶次限定时，执行所述阶次选择动作的同时，以预设调整策略调整所述步长。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述仿真模块包括：

检测单元，用于检测所述当前控制周期是否结束，以在所述当前控制周期结束时，输出对应的采样信号。

9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述仿真模块包括：

积分单元，用于在调整所述步长之后，且检测所述当前控制周期是否结束之前，对计算结果进行数值积分。

10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

初始化模块，用于在所述控制信号输入后，初始化步长和阶次。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-5任一项所述的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-5任一项所述的基于事件驱动的混合步长实时仿真系统的实现方法。

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